(57)【要約】【課題】  内部に絶縁層を有する半導体基板の表層側の半導体層に、トレンチエッチングを行ってトレンチを形成するとともに、半導体層の底部を絶縁層から離間させるリリースエッチングを行うことによって可動構造体を形成するようにした半導体装置の製造方法において、可動構造体を区画するトレンチの幅が相違していても、可動構造体の底部と絶縁層との間のギャップを、可動構造体全体にわたって均一化する。【解決手段】  トレンチ形成工程では、トレンチ１４の底面が絶縁層１３に到達した後にエッチングを続行した場合でもトレンチ１４の底部近傍に位置するトレンチ１４の側壁面がエッチングされないエッチング条件とし、リリース工程では、トレンチ１４の底部近傍に位置するトレンチ１４の側壁にノッチ１１０が形成されエッチングされていくエッチング条件とする。【選択図】        図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に絶縁層（１３）を有し、前記絶縁層よりも表層側に半導体層（１２）を有する半導体基板（１０）を用意し、
前記半導体層（１２）の表面側に所定パターンのマスク（１００）を形成するマスク形成工程と、
続いて、前記半導体層（１２）の表面側から前記半導体層（１２）をエッチングすることにより、前記半導体層（１２）の表面から前記絶縁層（１３）に到達するトレンチ（１４）を形成するトレンチ形成工程と、
前記トレンチ（１４）の底部において当該底部の横方向に位置する前記半導体層（１２）をエッチングすることにより、前記半導体層（１２）が前記絶縁層（１３）からリリースされた部分としての可動構造体（２０）を形成するリリース工程と、を備える半導体装置の製造方法において、
前記トレンチ形成工程と前記リリース工程とでは、エッチング条件を切り替えて行うものであり、
前記トレンチ形成工程では、前記トレンチ（１４）の底面が前記絶縁層（１３）に到達した後にエッチングを続行した場合であっても、前記トレンチ（１４）の底部近傍に位置する前記トレンチ（１４）の側壁面がエッチングされないエッチング条件にてエッチングを行うようにしており、
前記リリース工程では、前記トレンチ（１４）の底部近傍に位置する前記トレンチ（１４）の側壁がエッチングされていくエッチング条件にてエッチングを行うようにしたことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
前記トレンチ形成工程から前記リリース工程へのエッチング条件の切り替えは、前記可動構造体（２０）を規定する前記マスク（１００）の開口部から前記絶縁層（１３）が露出した時点よりも、後で行うことを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３】
前記絶縁層（１３）が露出した時点の判断は、前記半導体層（１２）の厚さと前記トレンチ形成工程における前記マスク（１００）の開口部でのエッチングレートから計算された時間に基づいて行うことを特徴とする請求項２に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項４】
前記絶縁層（１３）が露出した時点の判断は、前記トレンチ形成工程においてエッチングによって形成されていく前記トレンチ（１４）をモニター画面で観察しながら、前記トレンチ（１４）の底面の干渉縞が消滅したことを確認することにより行うことを特徴とする請求項２に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項５】
前記絶縁層（１３）が露出した時点の判断は、前記トレンチ形成工程において発光スペクトル分析を行いながら、この発光スペクトルにおける特定ピークの強度変化もしくは全発光強度変化に基づいて行うことを特徴とする請求項２に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項６】
前記半導体基板（１０）は、複数個のチップ単位を有する半導体ウェハから切り出された１つのチップとして構成されるものであり、
前記トレンチ形成工程および前記リリース工程は、前記半導体ウェハの状態で行われるものであり、
前記トレンチ形成工程から前記リリース工程へのエッチング条件の切り替えは、前記半導体ウェハにおいてすべての前記マスク（１００）の開口部から前記絶縁層（１３）が露出した時点よりも、後で行うことを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項７】
前記絶縁層（１３）が露出した時点の判断は、前記半導体層（１２）の厚さと前記トレンチ形成工程における前記マスク（１００）の開口部でのエッチングレートから計算された時間に基づいて行うことを特徴とする請求項６に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項８】
前記絶縁層（１３）が露出した時点の判断は、前記トレンチ形成工程においてエッチングによって形成されていく前記トレンチ（１４）をモニター画面で観察しながら、前記トレンチ（１４）の底面の干渉縞が消滅したことを確認することにより行うことを特徴とする請求項６に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項９】
前記絶縁層（１３）が露出した時点の判断は、前記トレンチ形成工程において発光スペクトル分析を行いながら、この発光スペクトルにおける特定ピークの強度変化もしくは全発光強度変化に基づいて行うことを特徴とする請求項６に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１０】
前記トレンチ形成工程および前記リリース工程は、真空チャンバー（２００）内に前記半導体基板（１０）を設置するとともに、反応性ガスを導入してプラズマ化させた状態で行う反応性イオンエッチングにより行うものであることを特徴とする請求項１ないし９のいずれか１つに記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１１】
前記トレンチ形成工程において、前記トレンチ（１４）の底面近傍に位置する前記トレンチ（１４）の側壁面がエッチングされないエッチング条件とは、前記トレンチ（１４）の底面に位置する前記絶縁層（１３）の帯電が抑制される条件であることを特徴とする請求項１０に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１２】
前記反応性イオンエッチングは、前記真空チャンバー（２００）内に導入される反応性ガスをプラズマ化させる機能を持つプラズマ生成用ＲＦ電源（２０２）と、
前記真空チャンバー（２００）内の前記半導体基板（１０）に電界を印加することによってプラズマ中の反応性イオンを加速させて前記半導体基板（１０）に照射させる機能をもつバイアス印加用ＲＦ電源（２０３、２０４）とを、用いて行うものであり、
前記トレンチ形成工程における前記絶縁層（１３）の帯電が抑制される条件とは、前記バイアス印加用ＲＦ電源（２０３、２０４）において、プラズマ中の正イオンが電界の変化に追従できる範囲の周波数を選択し、かつパルス状に発振させることによって実現される条件であることを特徴とする請求項１１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１３】
前記周波数は、６００ｋＨｚ以下であることを特徴とする請求項１２に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１４】
前記反応性イオンエッチングは、前記真空チャンバー（２００）内に導入される反応性ガスをプラズマ化させる機能を持つプラズマ生成用ＲＦ電源（２０６）と、
前記真空チャンバー（２００）内の前記半導体基板（１０）に電界を印加することによってプラズマ中の反応性イオンを加速させて前記半導体基板（１０）に照射させる機能をもつバイアス印加用ＲＦ電源（２１０、２１１）とを、用いて行うものであり、
前記トレンチ形成工程における前記絶縁層（１３）の帯電が抑制される条件とは、前記プラズマ生成用ＲＦ電源（２０６）をパルス状に発振をさせるとともに、前記バイアス印加用ＲＦ電源（２１０、２１１）において、プラズマ中の正イオンが電界の変化に追従できる範囲の周波数を選択することで実現される条件であることを特徴とする請求項１１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１５】
前記周波数は、６００ｋＨｚ以下であることを特徴とする請求項１４に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１６】
前記リリース工程において、前記トレンチ（１４）の底面近傍に位置する前記トレンチ（１４）の側壁面がエッチングされるエッチング条件とは、前記トレンチ（１４）の底面に位置する前記絶縁層（１３）が帯電する条件であることを特徴とする請求項１０ないし１５のいずれか１つに記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１７】
前記反応性イオンエッチングは、前記真空チャンバー（２００）内に導入される反応性ガスをプラズマ化させる機能を持つプラズマ生成用ＲＦ電源（２０２）と、
前記真空チャンバー（２００）内の前記半導体基板（１０）に電界を印加することによってプラズマ中の反応性イオンを加速させて前記半導体基板（１０）に照射させる機能をもつバイアス印加用ＲＦ電源（２０３、２０４）とを、用いて行うものであり、
前記リリース工程における前記絶縁層（１３）が帯電する条件とは、前記バイアス印加用ＲＦ電源（２０３、２０４）において、プラズマ中の正イオンが電界の変化に追従できない範囲の周波数を選択し、かつ連続発振させることによって実現される条件であることを特徴とする請求項１６に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１８】
前記周波数は、６００ｋＨｚ以上であることを特徴とする請求項１７に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１９】
前記反応性イオンエッチングは、前記真空チャンバー（２００）内に導入される反応性ガスをプラズマ化させる機能を持つプラズマ生成用ＲＦ電源（２０６）と、
前記真空チャンバー（２００）内の前記半導体基板（１０）に電界を印加することによってプラズマ中の反応性イオンを加速させて前記半導体基板（１０）に照射させる機能をもつバイアス印加用ＲＦ電源（２１０、２１１）とを、用いて行うものであり、
前記リリース工程における前記絶縁層（１３）が帯電する条件とは、前記プラズマ生成用ＲＦ電源（２０６）を連続発振させるとともに、前記バイアス印加用ＲＦ電源（２１０、２１１）において、プラズマ中の正イオンが電界の変化に追従できない範囲の周波数を選択することで実現される条件であることを特徴とする請求項１６に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項２０】
前記周波数は、６００ｋＨｚ以上であることを特徴とする請求項１９に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項２１】
前記反応性イオンエッチングは、前記真空チャンバー（２００）内に導入される反応性ガスをプラズマ化させる機能を持つプラズマ生成用ＲＦ電源（２０２）と、
前記真空チャンバー（２００）内の前記半導体基板（１０）に電界を印加することによってプラズマ中の反応性イオンを加速させて前記半導体基板（１０）に照射させる機能をもつバイアス印加用ＲＦ電源（２０３、２０４）とを、用いて行うものであり、
前記トレンチ形成工程では、前記バイアス印加用ＲＦ電源（２０３、２０４）において、プラズマ中の正イオンが電界の変化に追従できる範囲の周波数を選択し、かつパルス状に発振させることによって実現される条件にて、エッチングを実行し、
前記リリース工程では、前記バイアス印加用ＲＦ電源（２０３、２０４）において、プラズマ中の正イオンが電界の変化に追従できない範囲の周波数を選択し、かつ連続発振させることによって実現される条件にて、エッチングを実行することを特徴とする請求項１０に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項２２】
前記反応性イオンエッチングを、エッチング性ガスのプラズマにより前記半導体層（１２）をエッチングするエッチングステップと、堆積性ガスのプラズマにより前記トレンチ（１４）の内壁面に耐エッチング性を有する保護膜（５０）を堆積して形成する保護膜堆積ステップとを、切り替えながら交互に繰り返すことによってなされる工程として行うことを特徴とする請求項１０ないし２１のいずれか１つに記載の半導体装置の製造方法。
【請求項２３】
前記エッチングステップにおける前記半導体層（１２）のエッチング量をｗ１とし、前記保護膜堆積ステップにおける前記保護膜（５０）の堆積量をｗ２とし、前記エッチング量ｗ１に対する前記堆積量ｗ２の割合を比率ｗ２／ｗ１として表したとき、
前記トレンチ形成工程と前記リリース工程とでは、前記リリース工程の方が前記比率ｗ２／ｗ１が小さくなるようにエッチング条件を切り替えることを特徴とする請求項２２に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項２４】
前記リリース工程は、リリースされるべき前記可動構造体（２０）の全体が前記絶縁層（１３）から切り離され、且つ、切り離された前記可動構造体（２０）と前記絶縁層（１３）との間のギャップが所望の値となった時点で終了することを特徴とする請求項１ないし２３のいずれか１つに記載の半導体装置の製造方法。
【請求項２５】
前記半導体基板（１０）として、前記半導体層（１２）がシリコンで構成されているものを用いることを特徴とする請求項１ないし２４のいずれか１つに記載の半導体装置の製造方法。
【請求項２６】
前記半導体基板（１０）として、前記絶縁層（１３）がシリコン酸化膜で構成されているものを用いることを特徴とする請求項１ないし２５のいずれか１つに記載の半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内部に絶縁層を有する半導体基板の表層側の半導体層に、厚さ方向にエッチングを行ってトレンチを形成するとともに、半導体層の底部を絶縁層から離間させるようにエッチングすることによって可動構造体を形成するようにした半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の可動構造体を有する半導体装置としては、たとえば、半導体基板上に、加速度等の力学量によって変位する機能を持った可動構造体を形成し、これと半導体基板に対して固定された部位との間の静電容量から可動構造体の変位を検出し、半導体基板に印加した力学量を算出する力学量センサがよく知られている。
【０００３】
そのような力学量センサの製造方法として、従来技術では、いくつかのエッチング工程を組み合わせている。
【０００４】
たとえば、半導体基板を表面側および裏面側からエッチングしたりする方法、いわゆる両面加工方法や、基板上にあらかじめ犠牲層を堆積させ、その上に半導体層を形成した後、当該半導体層に可動構造体の形状を形成するトレンチエッチングを行い、その後改めて犠牲層をエッチングすることにより、可動構造体を形成する方法、いわゆる犠牲層エッチングを用いた方法が採用されている。
【０００５】
これら両面加工方法や犠牲層エッチングを用いた方法では、製造工程が複雑であったり、半導体装置としての力学量センサの全体形状を小型化することができないといった問題点があった。
【０００６】
これに対し、よりシンプルな製造工程によって可動構造体を形成する方法が、提案されている（たとえば、特許文献１、特許文献２参照）。この方法について、図７の工程図を参照して述べる。図７は、従来の半導体装置の製造方法を半導体基板の厚さ方向の断面にて示す図である。
【０００７】
この方法は、内部に絶縁層を有し当該絶縁層よりも表層側に半導体層を有する半導体基板を用いて、行われるものである。
【０００８】
図７では、半導体基板１０として、第１のシリコン層１１の上に絶縁層としての埋め込み酸化膜１３、半導体層としての第２のシリコン層（ＳＯＩ層）１２を形成してなるＳＯＩ（シリコンオンインシュレータ）基板を用いている。
【０００９】
まず、図７（ａ）に示されるように、半導体基板１０における第２のシリコン層（半導体層）１２の表面側に所定パターンすなわち可動構造体２０の形状を規定するパターンを有するマスク１００を形成する。これがマスク形成工程である。
【００１０】
続いて、図７（ｂ）に示されるように、第２のシリコン層（半導体層）１２の表面側から第２のシリコン層１２をエッチングすることにより、第２のシリコン層１２の表面から埋め込み酸化膜（絶縁層）１３に到達するトレンチ１４を形成する。これがトレンチ形成工程である。
【００１１】
さらに、図７（ｃ）に示されるように、トレンチ１４の底部において当該底部の横方向に位置する第２のシリコン層（半導体層）１２をエッチングする。それにより、第２のシリコン層１２が埋め込み酸化膜（絶縁層）１３からリリースされた部分としての可動構造体２０を形成する。これがリリース工程である。
【００１２】
このようなトレンチ形成工程とリリース工程を行う従来の製造方法では、反応性イオンエッチングプロセスを用いて半導体基板１０の半導体層１２をトレンチエッチングする際にしばしば発生する「ノッチ現象」を応用している。
【００１３】
「ノッチ現象」とは、トレンチ形成工程において、半導体基板１０上でトレンチ１４の底面が絶縁層１３に到達したあともエッチングを続行した場合、すなわちオーバーエッチングした場合に、絶縁層１３近傍すなわちトレンチ１４の底部近傍に位置するトレンチ１４の側壁面が、局所的に横方向にエッチングされる現象である。
【００１４】
このオーバーエッチングが、従来ではリリース工程となるものであり、このノッチ現象によって形成されるノッチ１１０（図７（ｂ）参照）すなわち局所的な空洞は、オーバーエッチングの実行時間とともに増大していく。
【００１５】
したがって、半導体基板１０上の近接した２つのトレンチパターンに対し、オーバーエッチングを施すとノッチ現象により、ある時点でトレンチ１４間に位置する半導体層１２における絶縁層１３に接する部分が除去され、これよりも上部の半導体層１２が絶縁層１３から切り離される。こうして可動構造体２０が形成されるのである。
【特許文献１】米国特許第６３９９５１６号明細書
【特許文献２】米国特許第６３６５０５６号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
ところで、上記したノッチ現象を応用する従来の製造方法では、半導体基板に対して反応性イオンエッチング工程を用い、意図的にオーバーエッチングを行うことにより、トレンチ形成工程とリリース工程とを同一のエッチング条件で連続して実行するようにしている。
【００１７】
このように、同一のエッチング条件で、トレンチ形成工程とリリース工程とを行うようにしているため、加工を制御するためには、エッチング時間の制御によるのみであり、加工形状については成り行きの形状とならざるを得ない。したがって、次のような問題が生じる。
【００１８】
たとえば、半導体装置としての実際の力学量センサにおける可動構造体は、梁部、錘部、可動電極部等から構成され、それらは任意の形状を有する。したがって、これらの形状を規定するマスクパターンには、上記図７に示されるように、開口幅の狭いトレンチ１４のパターンと広いトレンチ１４のパターンとが混在することになる。
【００１９】
通常、反応性イオンエッチング工程時には「マイクロローディング効果」によって幅の狭いトレンチ１４は、幅の広いトレンチ１４よりもエッチングレートが低下する。
【００２０】
したがって、トレンチ形成工程では、幅の狭いトレンチ１４と広いトレンチ１４とでは、幅広のトレンチ１４の方が、その底面が先に絶縁層１３の表面に到達し、先にノッチ現象が発生することになる（上記図７（ｂ）参照）。
【００２１】
したがって、同一の可動構造体２０であっても、両側を幅広のトレンチ１４で囲まれた部位と両側を幅の狭いトレンチ１４で囲まれた部位とでは、両側を幅広のトレンチ１４で囲まれた部位の方が先に絶縁層１３から切り離されることになる。
【００２２】
そして、オーバーエッチングすなわちリリース工程を終了した時点では、両側を幅広のトレンチ１４で囲まれた部位の方が、ノッチ現象によるエッチング量が多いことになり、可動構造体２０と絶縁層１３との間のギャップが、両側を狭いトレンチ１４で囲まれた部位よりも大きくなる（上記図７（ｃ）参照）。
【００２３】
一方、所望のセンサ特性を得ようとすれば、可動構造体２０と絶縁層１３との間のギャップは、可動構造体２０の全体にわたって均一であることが望ましく、この点を制御できないことは問題である。
【００２４】
つまり、従来のトレンチ形成工程とリリース工程とを行う半導体装置の製造方法では、トレンチ形成工程とリリース工程とを連続して同一のエッチング条件で行うため、これら両工程の切り替えのタイミングが同一の可動構造体２０のなかでもばらついていた。そのため、可動構造体２０の底部と絶縁層１３との間のギャップが、可動構造体全体でばらついていた。
【００２５】
本発明は、上記点に鑑み、内部に絶縁層を有する半導体基板の表層側の半導体層に、厚さ方向にエッチングを行ってトレンチを形成するとともに、半導体層の底部を絶縁層から離間させるようにエッチングすることによって可動構造体を形成するようにした半導体装置の製造方法において、可動構造体を区画するトレンチの幅が相違していても、可動構造体の底部と絶縁層との間のギャップが、可動構造体全体にわたって均一化できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２６】
本発明者らは、可動構造体の形成技術をより実用的にするため、「ノッチ現象」にエッチング時間以外の制御可能なパラメータを追加することに着目した。
【００２７】
そして、従来技術では１つの連続したエッチング工程によって実施していた、可動構造体形状を形成するためのトレンチエッチング工程と、形成された可動構造体の下部をノッチ現象によって絶縁層から切り離すリリース工程とを明確に分けて、エッチング条件を変更するようにし、鋭意検討を行った。その結果、本発明を創出するに至った。
【００２８】
すなわち、請求項１に記載の発明では、内部に絶縁層（１３）を有し、絶縁層よりも表層側に半導体層（１２）を有する半導体基板（１０）を用意し、半導体層（１２）の表面側に所定パターンのマスク（１００）を形成するマスク形成工程と、続いて、半導体層（１２）の表面側から半導体層（１２）をエッチングすることにより、半導体層（１２）の表面から絶縁層（１３）に到達するトレンチ（１４）を形成するトレンチ形成工程と、トレンチ（１４）の底部において当該底部の横方向に位置する半導体層（１２）をエッチングすることにより、半導体層（１２）が絶縁層（１３）からリリースされた部分としての可動構造体（２０）を形成するリリース工程と、を備える半導体装置の製造方法において、以下の各特徴点を有する。
【００２９】
・トレンチ形成工程とリリース工程とでは、エッチング条件を切り替えて行うものであり、トレンチ形成工程では、トレンチ（１４）の底面が絶縁層（１３）に到達した後にエッチングを続行した場合であっても、トレンチ（１４）の底部近傍に位置するトレンチ（１４）の側壁面がエッチングされないエッチング条件にてエッチングを行うようにしたこと。
【００３０】
・リリース工程では、トレンチ（１４）の底部近傍に位置するトレンチ（１４）の側壁がエッチングされていくエッチング条件にてエッチングを行うようにしたこと。本発明は、これらの点を特徴としている。
【００３１】
それによれば、トレンチ形成工程では、幅広のトレンチ（１４）と幅の狭いトレンチ（１４）とで、幅広のものの底面が先に絶縁層（１３）に到達した場合に、その後、幅の狭いトレンチ（１４）の底面を絶縁層（１３）に到達させるべくトレンチエッチングを続行しても、当該幅広のトレンチ（１４）においてその底部近傍に位置する側壁面がエッチングされない。
【００３２】
そのため、本発明のトレンチ形成工程において、すべてのトレンチ（１４）の底面を絶縁層（１３）まで到達するようにエッチングした際には、トレンチ幅の相違に関係なく、すべてのトレンチ（１４）を、ノッチ現象を起こすことなく適切な形状のものとして形成することができる。
【００３３】
その後、リリース工程では、トレンチ（１４）の底部近傍に位置するトレンチ（１４）の側壁がエッチングされていくエッチング条件、すなわちノッチ現象を発生させるエッチング条件にてエッチングを行い、半導体層（１２）が絶縁層（１３）からリリースされた部分としての可動構造体（２０）を形成する。
【００３４】
このリリース工程の開始は、トレンチ（１４）の幅の相違やトレンチエッチングのエッチングレートの相違によらず、ほぼすべてのトレンチ（１４）が絶縁層（１３）まで到達した時点の後で、行われる。そのため、ほぼすべてのトレンチ（１４）において、続いてノッチ現象を発生させるためのエッチングを開始するタイミングが揃うことになる。
【００３５】
そのため、リリース工程が終了した時点では、可動構造体（２０）全体にわたって半導体層（１２）の底部と絶縁層（１３）との間のギャップが、ほぼ均一なものにすることができる。
【００３６】
このように、本発明によれば、可動構造体（２０）を区画するトレンチ（１４）の幅が相違していても、可動構造体（２０）の底部と絶縁層（１３）との間のギャップを、可動構造体（２０）全体にわたって均一化することができる。
【００３７】
また、請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の半導体装置の製造方法において、トレンチ形成工程からリリース工程へのエッチング条件の切り替えは、可動構造体（２０）を規定するマスク（１００）の開口部から絶縁層（１３）が露出した時点よりも後で行うようにすることを特徴としている。
【００３８】
可動構造体（２０）を規定するマスク（１００）の開口部から絶縁層（１３）が露出した時点よりも後で、トレンチ形成工程からリリース工程へのエッチング条件の切り替えを行うことにより、当該エッチング条件の切替のタイミングを適切なものにすることができる。
【００３９】
ここで、絶縁層（１３）が露出した時点の判断は、請求項３に記載の発明のように、半導体層（１２）の厚さとトレンチ形成工程におけるマスク（１００）の開口部でのエッチングレートから計算された時間に基づいて行うことができる。
【００４０】
また、請求項４に記載の発明のように、絶縁層（１３）が露出した時点の判断は、トレンチ形成工程においてエッチングによって形成されていくトレンチ（１４）をモニター画面で観察しながら、トレンチ（１４）の底面の干渉縞が消滅したことを確認することにより行うことができる。
【００４１】
また、請求項５に記載の発明のように、絶縁層（１３）が露出した時点の判断は、トレンチ形成工程において発光スペクトル分析を行いながら、この発光スペクトルにおける特定ピークの強度変化もしくは全発光強度変化に基づいて行うことができる。
【００４２】
また、請求項６に記載の発明では、請求項１に記載の半導体装置の製造方法において、半導体基板（１０）は、複数個のチップ単位を有する半導体ウェハから切り出された１つのチップとして構成されるものであり、トレンチ形成工程およびリリース工程は、半導体ウェハの状態で行われるものであり、トレンチ形成工程からリリース工程へのエッチング条件の切り替えは、半導体ウェハにおいてすべてのマスク（１００）の開口部から絶縁層（１３）が露出した時点よりも後で行うようにすることを特徴としている。
【００４３】
通常、半導体装置の製造は、このように、半導体ウェハの状態で行われる。この場合、半導体ウェハにおいてすべてのマスク（１００）の開口部から絶縁層（１３）が露出した時点よりも後で、トレンチ形成工程からリリース工程へのエッチング条件の切り替えを行うようにすれば、ノッチ現象を発生させるためのエッチングを開始するタイミングが半導体ウェハ面内全体でも揃うことになる。
【００４４】
それによって、半導体ウェハ面内にて、トレンチ（１４）の形成におけるエッチングレートがばらついていても、すべてのトレンチ（１４）を絶縁層（１３）まで到達させることができ、かつ、すべてのトレンチ（１４）を適切な形状に形成することができる。
【００４５】
また、ノッチ現象を発生させるためのエッチングを開始するタイミングが、半導体ウェハ面内全体で揃うため、半導体ウェハ面内における、可動構造体（２０）の底部と絶縁層（１３）との間のギャップのばらつきも抑制することができる。
【００４６】
また、この半導体ウェハにおける絶縁層（１３）が露出した時点の判断も、請求項７に記載の発明のように、半導体層（１２）の厚さとトレンチ形成工程におけるマスク（１００）の開口部でのエッチングレートから計算された時間に基づいて行うことができる。
【００４７】
また、請求項８に記載の発明のように、絶縁層（１３）が露出した時点の判断は、トレンチ形成工程においてエッチングによって形成されていくトレンチ（１４）をモニター画面で観察しながら、トレンチ（１４）の底面の干渉縞が消滅したことを確認することにより行うことができる。
【００４８】
また、請求項９に記載の発明のように、絶縁層（１３）が露出した時点の判断は、トレンチ形成工程において発光スペクトル分析を行いながら、この発光スペクトルにおける特定ピークの強度変化もしくは全発光強度変化に基づいて行うことができる。
【００４９】
また、請求項１０に記載の発明では、請求項１〜請求項９に記載の半導体装置の製造方法において、トレンチ形成工程およびリリース工程は、真空チャンバー（２００）内に半導体基板（１０）を設置するとともに、反応性ガスを導入してプラズマ化させた状態で行う反応性イオンエッチングにより行うものであることを特徴としている。
【００５０】
それによれば、上述したトレンチ形成工程およびリリース工程を反応性イオンエッチングを用いて適切に実現することができる。
【００５１】
そして、このような反応性イオンエッチングを用いた場合、請求項１１に記載の発明のように、トレンチ形成工程において、トレンチ（１４）の底面近傍に位置するトレンチ（１４）の側壁面がエッチングされないエッチング条件とは、トレンチ（１４）の底面に位置する絶縁層（１３）の帯電が抑制される条件であるものにできる。
【００５２】
このように、反応性イオンエッチングによってトレンチ形成工程を行う場合に、トレンチ（１４）の底面に位置する絶縁層（１３）の帯電が抑制される条件でエッチングを行えば、トレンチ形成工程において、トレンチ（１４）の底面近傍に位置するトレンチ（１４）の側壁面がエッチングされない。
【００５３】
また、請求項１２に記載の発明では、請求項１１に記載の半導体装置の製造方法において、反応性イオンエッチングは、真空チャンバー（２００）内に導入される反応性ガスをプラズマ化させる機能を持つプラズマ生成用ＲＦ電源（２０２）と、真空チャンバー（２００）内の半導体基板（１０）に電界を印加することによってプラズマ中の反応性イオンを加速させて半導体基板（１０）に照射させる機能をもつバイアス印加用ＲＦ電源（２０３、２０４）とを、用いて行うものであり、トレンチ形成工程における絶縁層（１３）の帯電が抑制される条件とは、バイアス印加用ＲＦ電源（２０３、２０４）において、プラズマ中の正イオンが電界の変化に追従できる範囲の周波数を選択し、かつパルス状に発振させることによって実現される条件であることを特徴としている。
【００５４】
このような場合に、バイアス印加用ＲＦ電源（２０３、２０４）において、プラズマ中の正イオンが電界の変化に追従できる範囲の周波数を選択し、かつパルス状に発振させることによって、絶縁層（１３）の帯電を適切に抑制することができる。
【００５５】
ここで、請求項１３に記載の発明のように、プラズマ中の正イオンが電界の変化に追従できる範囲の周波数は、６００ｋＨｚ以下にできる。
【００５６】
また、請求項１４に記載の発明では、請求項１１に記載の半導体装置の製造方法において、反応性イオンエッチングは、プラズマ生成用ＲＦ電源（２０６）とバイアス印加用ＲＦ電源（２１０、２１１）とを用いて行うものであり、トレンチ形成工程における絶縁層（１３）の帯電が抑制される条件とは、プラズマ生成用ＲＦ電源（２０６）をパルス状に発振をさせるとともに、バイアス印加用ＲＦ電源（２１０、２１１）において、プラズマ中の正イオンが電界の変化に追従できる範囲の周波数を選択することで実現される条件であることを特徴としている。
【００５７】
本発明では、プラズマ生成用ＲＦ電源（２０６）とバイアス印加用ＲＦ電源（２１０、２１１）とを備えた反応性イオンエッチングによってトレンチ形成工程を行う場合に、プラズマ生成用ＲＦ電源（２０６）をパルス状に発振をさせるとともに、バイアス印加用ＲＦ電源（２１０、２１１）において、プラズマ中の正イオンが電界の変化に追従できる範囲の周波数を選択することによって、絶縁層（１３）の帯電を適切に抑制することができる。
【００５８】
ここで、請求項１５に記載の発明のように、プラズマ中の正イオンが電界の変化に追従できる範囲の周波数は、６００ｋＨｚ以下にできる。
【００５９】
また、反応性イオンエッチングを用いてトレンチ形成工程およびリリース工程を行う場合、請求項１６に記載の発明のように、リリース工程において、トレンチ（１４）の底面近傍に位置するトレンチ（１４）の側壁面がエッチングされるエッチング条件とは、トレンチ（１４）の底面に位置する絶縁層（１３）が帯電する条件であるものにできる。
【００６０】
このように、反応性イオンエッチングによってリリース工程を行う場合に、トレンチ（１４）の底面に位置する絶縁層（１３）が帯電する条件でエッチングを行えば、リリース工程において、トレンチ（１４）の底面近傍に位置するトレンチ（１４）の側壁面がエッチングされていく。
【００６１】
また、請求項１７に記載の発明では、請求項１６に記載の半導体装置の製造方法において、反応性イオンエッチングは、プラズマ生成用ＲＦ電源（２０２）とバイアス印加用ＲＦ電源（２０３、２０４）とを用いて行うものであり、リリース工程における絶縁層（１３）が帯電する条件とは、バイアス印加用ＲＦ電源（２０３、２０４）において、プラズマ中の正イオンが電界の変化に追従できない範囲の周波数を選択し、かつ連続発振させることによって実現される条件であることを特徴としている。
【００６２】
本発明では、プラズマ生成用ＲＦ電源（２０２）とバイアス印加用ＲＦ電源（２０３、２０４）とを備えた反応性イオンエッチングによってリリース工程を行う場合に、バイアス印加用ＲＦ電源（２０３、２０４）において、プラズマ中の正イオンが電界の変化に追従できない範囲の周波数を選択し、かつ連続発振させることによって、絶縁層（１３）の帯電を適切に実現させることができる。
【００６３】
ここで、請求項１８に記載の発明のように、プラズマ中の正イオンが電界の変化に追従できない範囲の周波数は、６００ｋＨｚ以上にできる。
【００６４】
また、請求項１９に記載の発明では、請求項１６に記載の半導体装置の製造方法において、反応性イオンエッチングは、プラズマ生成用ＲＦ電源（２０６）とバイアス印加用ＲＦ電源（２１０、２１１）とを用いて行うものであり、リリース工程における絶縁層（１３）が帯電する条件とは、プラズマ生成用ＲＦ電源（２０６）を連続発振させるとともに、バイアス印加用ＲＦ電源（２１０、２１１）において、プラズマ中の正イオンが電界の変化に追従できない範囲の周波数を選択することで実現される条件であることを特徴としている。
【００６５】
本発明では、プラズマ生成用ＲＦ電源（２０６）とバイアス印加用ＲＦ電源（２１０、２１１）とを備えた反応性イオンエッチングによってリリース工程を行う場合に、プラズマ生成用ＲＦ電源（２０６）を連続発振させるとともに、バイアス印加用ＲＦ電源（２１０、２１１）において、プラズマ中の正イオンが電界の変化に追従できない範囲の周波数を選択することによって、絶縁層（１３）の帯電を適切に実現させることができる。
【００６６】
ここで、請求項２０に記載の発明のように、プラズマ中の正イオンが電界の変化に追従できない範囲の周波数は、６００ｋＨｚ以上にできる。
【００６７】
また、請求項２１に記載の発明では、トレンチ形成工程およびリリース工程を反応性イオンエッチングを用いて行う請求項１０に記載の製造方法において、次のような特徴点を有するものである。
【００６８】
反応性イオンエッチングは、プラズマ生成用ＲＦ電源（２０２）とバイアス印加用ＲＦ電源（２０３、２０４）とを用いて行うものであること。
【００６９】
トレンチ形成工程では、バイアス印加用ＲＦ電源（２０３、２０４）において、プラズマ中の正イオンが電界の変化に追従できる範囲の周波数を選択し、かつパルス状に発振させることによって実現される条件にて、エッチングを実行すること。
【００７０】
リリース工程では、バイアス印加用ＲＦ電源（２０３、２０４）において、プラズマ中の正イオンが電界の変化に追従できない範囲の周波数を選択し、かつ連続発振させることによって実現される条件にて、エッチングを実行すること。本発明は、これらの点を特徴としている。
【００７１】
それによれば、トレンチ形成工程では、バイアス印加用ＲＦ電源（２０３、２０４）において、プラズマ中の正イオンが電界の変化に追従できる範囲の周波数を選択し、かつパルス状に発振させることによって実現される条件にて、エッチングを実行することにより、絶縁層（１３）の帯電を適切に抑制することができる。
【００７２】
また、リリース工程では、バイアス印加用ＲＦ電源（２０３、２０４）において、プラズマ中の正イオンが電界の変化に追従できない範囲の周波数を選択し、かつ連続発振させることによって実現される条件にて、エッチングを実行することにより、絶縁層（１３）の帯電を適切に実現させることができる。
【００７３】
つまり、本発明によれば、トレンチ形成工程では、トレンチ（１４）の底面近傍に位置するトレンチ（１４）の側壁面がエッチングされないエッチング条件を適切に実現することができ、リリース工程では、トレンチ（１４）の底面近傍に位置するトレンチ（１４）の側壁面がエッチングされるエッチング条件を適切に実現することができる。
【００７４】
また、請求項２２に記載の発明では、請求項１０〜請求項２１に記載の半導体装置の製造方法において、反応性イオンエッチングを、エッチング性ガスのプラズマにより半導体層（１２）をエッチングするエッチングステップと、堆積性ガスのプラズマによりトレンチ（１４）の内壁面に耐エッチング性を有する保護膜（５０）を堆積して形成する保護膜堆積ステップとを、切り替えながら交互に繰り返すことによってなされる工程として行うことを特徴としている。
【００７５】
反応性イオンエッチングとしては、このようなエッチングステップと保護膜堆積ステップとの繰り返しにより行うものにすることができる。
【００７６】
そして、このようなエッチングステップと保護膜堆積ステップとの繰り返しによる反応性イオンエッチングを用いた場合、請求項２３に記載の発明のように、エッチングステップにおける半導体層（１２）のエッチング量をｗ１とし、保護膜堆積ステップにおける保護膜（５０）の堆積量をｗ２とし、エッチング量ｗ１に対する堆積量ｗ２の割合を比率ｗ２／ｗ１として表したとき、トレンチ形成工程とリリース工程とでは、リリース工程の方が比率ｗ２／ｗ１が小さくなるようにエッチング条件を切り替えるものにすることができる。
【００７７】
それによれば、トレンチ形成工程では、保護膜（５０）が比較的エッチングされにくく、それに対して、リリース工程では、保護膜（５０）が比較的エッチングされやすいものになる。
【００７８】
そのため、本発明によれば、トレンチ形成工程において、トレンチ（１４）の底部近傍に位置するトレンチ（１４）の側壁面がエッチングされないエッチング条件にてエッチングを行うことが適切に実現され、リリース工程において、トレンチ（１４）の底部近傍に位置するトレンチ（１４）の側壁がエッチングされていくエッチング条件にてエッチングを行うことが適切に実現される。
【００７９】
また、請求項２４に記載の発明では、請求項１〜請求項２３に記載の半導体装置の製造方法において、リリース工程は、リリースされるべき可動構造体（２０）の全体が絶縁層（１３）から切り離され、且つ、切り離された可動構造体（２０）と絶縁層（１３）との間のギャップが所望の値となった時点で終了することを特徴としている。
【００８０】
それにより、可動構造体（２０）の底部と絶縁層（１３）との間のギャップを、所望の値にて均一化することができる。
【００８１】
ここで、請求項２５に記載の発明のように、請求項１〜請求項２４に記載の半導体装置の製造方法において、半導体基板（１０）として、半導体層（１２）がシリコンで構成されているものを用いることができる。
【００８２】
また、請求項２６に記載の発明のように、請求項１〜請求項２５に記載の半導体装置の製造方法において、半導体基板（１０）として、絶縁層（１３）がシリコン酸化膜で構成されているものを用いることができる。
【００８３】
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００８４】
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において互いに同一もしくは均等の部分には、図中、同一符号を付してある。
【００８５】
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態は、半導体装置として、差動容量式の半導体加速度センサについて、本発明を適用したものである。
【００８６】
［半導体装置の構成等］
図１は、本第１実施形態に係る半導体加速度センサＳ１の全体平面構造を示し、図２は、図１中の一点鎖線Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３で示す各部分での断面構造を合成した状態で表現した模式的な部分断面構造を示す図である。
【００８７】
この半導体加速度センサＳ１は、たとえば、エアバッグ、ＡＢＳ、ＶＳＣ等の作動制御を行うための自動車用加速度センサやジャイロセンサ等に適用することができる。
【００８８】
本例では、半導体加速度センサＳ１を構成する半導体基板１０としては、図２に示されるように、第１のシリコン層１１と半導体層としての第２のシリコン層１２との間に、絶縁層としての埋め込み酸化膜１３を有する矩形状のＳＯＩ（シリコンオンインシュレータ）基板１０を採用している。なお、この埋め込み酸化膜１３はもちろんシリコン酸化膜である。
【００８９】
また、図１に示されるように、第２のシリコン層１２には、トレンチ（溝）１４を形成することにより、可動構造体としての可動部２０および固定部３０、４０よりなる櫛歯形状を有する梁構造体が形成されている。
【００９０】
可動部（可動構造体）２０は、矩形状の錘部２１とこの錘部２１の両端に形成されたバネ部２２とで構成されており、このバネ部２２を介してアンカー部２３ａおよび２３ｂに一体に連結されている。
【００９１】
ここで、アンカー部２３ａおよび２３ｂは、その直下に位置する埋め込み酸化膜１３に固定されており（図２参照）、両アンカー部２３ａおよび２３ｂの間に位置する可動部（つまり、錘部２１およびバネ部２２）は、その直下に位置する酸化膜１３から離れて位置している。
【００９２】
つまり、可動部２０は、酸化膜１３に固定されたアンカー部２３ａおよび２３ｂの間において、錘部２１およびバネ部２２が、埋め込み酸化膜１３上に懸架された形となっている。
【００９３】
また、バネ部２２は、２本の梁がその両端で連結された矩形枠状をなしており、２本の梁の長手方向と直交する方向に変位するバネ機能を有するものである。
【００９４】
そして、このバネ部２２は、図１中の矢印Ｘ方向の成分を含む加速度を受けたときに、錘部２１を矢印Ｘ方向へ変位させるとともに、加速度の消失に応じて元の状態に復元させるようになっている。
【００９５】
このように、可動部２０は、アンカー部２３ａおよび２３ｂを固定点として、加速度の印加に応じて上記矢印Ｘ方向へ変位可能になっている。
【００９６】
また、錘部２１は、バネ部２２の変位方向（つまり、矢印Ｘ方向）と直交した方向にて、錘部２１の両側面から互いに反対方向へ一体的に櫛歯状に突出する複数個の可動電極２４を備えている。なお、図１では、可動電極２４は、錘部２１の左側および右側に各々３個ずつ突出して形成されている。
【００９７】
また、個々の可動電極２４は断面矩形の梁状に形成されており、埋め込み酸化膜１３から離れて（たとえば、数μｍ程度）位置している（図２参照）。
【００９８】
このように、各可動電極２４は、可動部２０の一部として、梁部２２および錘部２１と一体的に形成され、錘部２１とともにバネ部２２の変位方向（矢印Ｘ方向）へ変位可能となっている。
【００９９】
また、固定部３０、４０は、埋め込み酸化膜１３における対向辺部のうち、アンカー部２３ａおよび２３ｂが支持されていないもう１組の対向辺部に支持されている。
【０１００】
ここで、固定部３０、４０は、錘部２１を挟んで２個設けられており、図１中の左側に位置する第１の固定部３０と、図１中の右側に位置する第２の固定部４０とからなり、両固定部３０、４０は互いに電気的に独立している。
【０１０１】
そして、各固定部３０、４０は、配線部３１および４１と固定電極３２および４２とを有した構成となっている。なお、配線部３１および４１は、それぞれ、その直下に位置する埋め込み酸化膜１３に固定されて第１のシリコン層１１に支持されている。
【０１０２】
固定電極３２および４２は、バネ部２２の変位方向（矢印Ｘ方向）と直交した方向にて、各配線部３１および４１の側面から錘部２１に向かうように櫛歯状に突出し、可動電極２４の櫛歯とかみ合うように配置されている。なお、図１では、各固定電極３２、４２は、各配線部３１、４１と一体的に３個ずつ設けられている。
【０１０３】
個々の固定電極３２および４２は、断面矩形の梁状に形成されており、配線部３１および４１に片持ち支持された状態で埋め込み酸化膜１３から離れて（たとえば、数μｍ程度）位置している（図２参照）。
【０１０４】
そして、個々の固定電極３２および４２は、その側面が対応する個々の可動電極２４の側面と所定の検出間隔を有して平行な状態で配置されている。
【０１０５】
また、各固定部３０、４０の各配線部３１、４１上の所定領域には、それぞれ、ワイヤボンディング用の固定電極用パッド３１ａおよび４１ａが形成されている。また、一方のアンカー部２３ｂ上の所定領域には、ワイヤボンディング用の可動電極パッド２０ａが形成されている。なお、上記各電極パッド２０ａ、３１ａ、４１ａは、例えばアルミニウムにより形成されている。
【０１０６】
また、図示しないが、本実施形態の半導体加速度センサＳ１は、第１のシリコン層１１の裏面（埋め込み酸化膜１３と反対側の面）側において、接着剤などを介してパッケージに固定されている。
【０１０７】
このパッケージには、回路手段が収納されており、この回路手段と上記の各電極パッド２０ａ、３１ａ、４１ａとは、金もしくはアルミニウム等のワイヤボンディングなどにより電気的に接続されるようになっている。
【０１０８】
このような構成において、第１の固定部３０側の固定電極３２を第１の固定電極、第２の固定部４０側の固定電極４２を第２の固定電極とすると、第１の固定電極３２と可動電極２４との検出間隔に第１の容量ＣＳ１、第２の固定電極４２と可動電極２４との検出間隔に第２の容量ＣＳ２が形成されている。
【０１０９】
そして、半導体加速度センサＳ１に加速度が印加されると、バネ部２２のバネ機能により、アンカー部２３ａおよび２３ｂを支点として可動部２０全体が一体的に矢印Ｘ方向へ変位し、可動電極２４の変位に応じて上記検出間隔が変化し上記各容量ＣＳ１、ＣＳ２が変化する。
【０１１０】
そして、可動電極２４と固定電極３２、４２による差動容量（ＣＳ１−ＣＳ２）の変化に基づいて、矢印Ｘ方向の印加加速度を検出することができるようになっている。
【０１１１】
［製造方法について］
次に、図３および図４を参照して、本実施形態に係る半導体装置の製造方法について説明する。
【０１１２】
図３は、本製造方法を行うための反応性イオンエッチング装置の概略構成を示す図であり、図４は、本製造方法を示す工程図である。なお、図４は、図２とは対応していないが可動部（可動構造体）２０の基板厚さ方向に沿った概略断面を示す図であり、製造方法を説明するために大幅に模式化している。
【０１１３】
まず、内部に絶縁層を有し当該絶縁層よりも表層側に半導体層を有する半導体基板を用意する。
【０１１４】
本例では、半導体基板１０として、上述したような第１のシリコン層１１の上に絶縁層としての埋め込み酸化膜１３、半導体層としての第２のシリコン層（ＳＯＩ層）１２を形成してなるＳＯＩ（シリコンオンインシュレータ）基板を、用意する（図４（ａ）参照）。
【０１１５】
この半導体基板１０に対して、図３に示される反応性イオンエッチング装置を用いて、トレンチ形成工程およびリリース工程を行う。
【０１１６】
なお、通常、実際には半導体装置の製造は、半導体ウェハの状態で行われる。つまり、センサＳ１を構成する半導体基板１０は、複数個のチップ単位を有する半導体ウェハから切り出された１つのチップとして構成されるものであり、本製造方法において、マスク形成工程、トレンチ形成工程およびその後のリリース工程は、半導体ウェハの状態で行われる。
【０１１７】
［反応性イオンエッチング装置］
ここで用いる反応性イオンエッチング装置は、真空チャンバー２００内のホルダー２０１に半導体基板１０を設置するとともに、反応性ガスを導入してプラズマ化させた状態で反応性イオンエッチングを行うものである。
【０１１８】
真空チャンバー２００には、反応性ガスとして、たとえばＳＦ６等のエッチング性ガスとたとえばＣ４Ｆ８等の堆積性ガスとを交互に導入できるようになっている。図３に示される例では、エッチング性ガスとしてＳＦ６ガスが用いられ、堆積性ガスとしてＣ４Ｆ８ガスが用いられている。
【０１１９】
また、真空チャンバー２００内のガスは真空ポンプによって排気されるようになっており、それによって、真空チャンバー２００内の圧力すなわちチャンバー圧力は略一定に保たれるようになっている。
【０１２０】
また、真空チャンバー２００には、２系統のＲＦ電力が印加されるようになっている。１つは、プラズマ生成用ＲＦ電源２０２であり、もう１つは、バイアス印加用ＲＦ電源２０３、２０４である。
【０１２１】
プラズマ生成用ＲＦ電源２０２は、真空チャンバー２００内に導入される反応性ガスをプラズマ化させる機能を持つものであり、バイアス印加用ＲＦ電源２０３、２０４は、真空チャンバー２００内の半導体基板１０に電界を印加することによってプラズマ中の反応性イオンを加速させて半導体基板１０に照射させる機能をもつものである。
【０１２２】
こうした構成の反応性イオンエッチング装置により、真空チャンバー２００内では、半導体基板１０に対して反応性イオンエッチングがなされる。この反応性イオンエッチングは、エッチングステップと保護膜堆積ステップとを切り替えながら交互に繰り返すことによってなされる工程として行われる。
【０１２３】
エッチングステップは、エッチング性ガスのプラズマにより第２のシリコン層（半導体層）１２をエッチングするステップであり、保護膜堆積ステップは、堆積性ガスのプラズマによりトレンチ１４の内壁面に耐エッチング性を有する保護膜（後述の図６参照）を堆積して形成するステップである。
【０１２４】
たとえば、本例では、ＳＦ６プラズマによるエッチングステップと、Ｃ４Ｆ８プラズマによる保護膜堆積ステップとが交互に実施される。
【０１２５】
これにより、トレンチ１４の側壁面に保護膜が堆積されるとともに、わずかにトレンチ１４の深さ方向にエッチングが行われるサイクルが繰り返される。そのため、異方性の高いトレンチエッチングが可能になっている。
【０１２６】
ところで、上記図７に示したような反応性イオンエッチングを用いた従来の製造方法において、通常のエッチング条件によってエッチングを行うと、トレンチ１４の底面が埋め込み酸化膜（絶縁層）１３に達した後もエッチングを続行した場合には、この埋め込み酸化膜１３の表面が電気的に正に帯電する。
【０１２７】
そのため、従来の製造方法では、上記エッチングステップにおいて、後続の入射エッチングイオン（正イオン）は、この正に帯電した埋め込み酸化膜１３の表面と電気的に反発し、入射軌道が曲げられて、トレンチ１４の側壁面へ向かう。
【０１２８】
そして、この入射エッチングイオンによってトレンチ１４がエッチングされることで、ノッチ現象が発生する。つまり、上記図７に示したように、従来の製造方法では、各トレンチ１４毎に、埋め込み酸化膜１３が露出した時点でオーバーエッチングによるリリース工程が開始されてしまう。
【０１２９】
ところが、たとえば、米国特許第６１８７６８５号明細書に開示されている方法を用いれば、「ノッチ現象」を抑制することができる。
【０１３０】
この方法は、バイアス印加用ＲＦ電源として、通常の場合（たとえば１３．５６ＭＨｚ）よりも低い周波数（たとえば３８０ｋＨｚ）のものを用い、パルス状に発振させるものである。ここで、低い周波数とは、プラズマ化した反応性ガスのプラズマ中の正イオンが電界の変化に追従できる程度に低いものである。
【０１３１】
このように、バイアス印加用ＲＦ電源を低周波数且つパルス発振させることによって、「ノッチ現象」の原因である埋め込み酸化膜上の帯電を抑制することができる。その結果、ノッチ現象の抑制、すなわち、トレンチ１４の底部近傍に位置するトレンチ１４の側壁面がエッチングされないようにすることができる。
【０１３２】
一方、埋め込み酸化膜の帯電を起こさせ、ノッチ現象を発生させるエッチング条件では、バイアス用ＲＦ電源として、通常の周波数（たとえば１３．５６ＭＨｚ）のものを用い、連続発振させて使用する。以上が上記明細書に記載されている方法である。
【０１３３】
［本実施形態の製造方法］
本実施形態の製造方法では、このようなノッチ現象の抑制するためのバイアス印加用ＲＦ電源の周波数、発振状態を採用することに着目し、これら周波数および発振状態をトレンチ形成工程とリリース工程とで切り替えることとしている。
【０１３４】
そのために、本実施形態の製造方法では、反応性イオンエッチング装置において、図３に示されるように、バイアス印加用ＲＦ電源２０３、２０４としてあらかじめ２系統用意している。
【０１３５】
第１のバイアス印加用ＲＦ電源２０３は、周波数：３８０ｋＨｚ、パルス発振を行うＲＦ電源であり、この第１のバイアス印加用ＲＦ電源２０３は、トレンチ形成工程で用いられる。なお、パルス状に発振することは、半導体基板１０にＲＦ電力をパルス状に印加することである。
【０１３６】
第２のバイアス印加用ＲＦ電源２０４は、周波数：１３．５６ＭＨｚ、連続発振を行うＲＦ電源であり、この第２のバイアス印加用ＲＦ電源２０４は、リリース工程で用いられる。なお、連続発振することは、半導体基板１０にＲＦ電力を連続的に印加することである。
【０１３７】
なお、これら２系統のバイアス印加用ＲＦ電源２０３、２０４の切り替えは、図３中に示されるスイッチ２０３ａ、２０４ａをオンオフさせることにより行えるようになっている。
【０１３８】
本実施形態の製造方法は、これら２系統のバイアス印加用ＲＦ電源２０３、２０４の周波数および発振状態の切り替えを可能としたことにより、次のようにして行うことができる。
【０１３９】
まず、図４（ａ）に示されるように、用意された半導体基板１０における第２のシリコン層（半導体層）１２の表面側に所定パターンすなわち可動部（可動構造体）２０および固定部３０の形状を規定するパターンを有するマスク１００を形成する。これがマスク形成工程である。
【０１４０】
具体的に言うと、このマスク１００のパターンは、上記図１に示される半導体加速度センサＳ１における第２のシリコン層（半導体層）１２の平面形状に対応した形状であり、マスク１００の開口部は、同センサＳ１におけるトレンチ１４の平面形状に対応した形状となっている。
【０１４１】
なお、上述したが、このマスク形成工程は半導体ウェハの状態で行われる。また、このようなマスク１００は、光硬化型樹脂や熱硬化型樹脂等の通常のレジスト材料を用いて形成することができる。
【０１４２】
そして、このマスク１００が形成された半導体基板１０を、上記図３に示されるように、反応性イオンエッチング装置における真空チャンバー２００内に設置する。
【０１４３】
続いて、図４（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）に示されるように、第２のシリコン層１２の表面側から第２のシリコン層１２をエッチングすることにより、第２のシリコン層１２の表面から埋め込み酸化膜（絶縁層）１３に到達するトレンチ１４を形成する。これがトレンチ形成工程である。
【０１４４】
このトレンチ形成工程では、スイッチ２０３ａをオン、スイッチ２０４ａをオフとすることにより、周波数：３８０ｋＨｚ、パルス発振の第１のバイアス印加用ＲＦ電源２０３を用いて、エッチングを実行する。なお、このとき、プラズマ生成用ＲＦ電源２０２においては、周波数：１３．５６ＭＨｚ、連続発振を行う。
【０１４５】
このようにすることで、トレンチ形成工程では、トレンチ１４の底面が埋め込み酸化膜１３に到達した後にエッチングを続行した場合であっても、露出している埋め込み酸化膜１３の帯電が抑制される。
【０１４６】
その結果、トレンチ形成工程では、ノッチ現象が抑制されたエッチング条件、すなわち、トレンチ１４の底部近傍に位置するトレンチ１４の側壁面がエッチングされないエッチング条件にてエッチングを行うことができる。
【０１４７】
ここで、トレンチ形成工程では、半導体ウェハ面内の全てのマスク１００の開口部において、トレンチ１４の底面が埋め込み酸化膜１３の表面に達するに十分な時間、エッチングを行う。
【０１４８】
この時、１チップ内あるいはウェハ面内で、先に埋め込み酸化膜１３に到達した箇所では、その後のオーバーエッチング時のノッチ現象は抑制され、単にエッチングが止まっているのみである。その間に、他のエッチングレートが遅いトレンチ１４においても、底面が埋め込み酸化膜１３に達する。この様子は、
図４（ｃ）、（ｄ）に具体的に示されている。図４（ｃ）、（ｄ）に示されるように、「マイクロローディング効果」によって、比較的幅広のトレンチ１４の方が、比較的幅の狭いトレンチ１４よりも先に、トレンチ１４の底部が埋め込み酸化膜１３の表面に達している。
【０１４９】
そして、比較的幅の狭いトレンチ１４において、その底部が埋め込み酸化膜１３の表面に達したときでも、比較的幅広のトレンチ１４は、ノッチ１１０が発生することなく、トレンチ形状を適切に維持している。
【０１５０】
そして、このトレンチ形成工程においては、半導体ウェハにおけるすべてのマスク１００の開口部から埋め込み酸化膜（絶縁層）１３が露出した時点すなわち半導体ウェハにおけるすべてのトレンチ１４の底面が埋め込み酸化膜１３に到達した時点で、エッチングを終了させる。
【０１５１】
なお、トレンチ形成工程におけるエッチングの終了時点は、半導体ウェハにおけるすべてのマスク１００の開口部から埋め込み酸化膜１３が露出した時点でなくてもよい。本実施形態では、上記終了時点は、少なくとも可動部（可動構造体）２０を規定するマスク２０の開口部から埋め込み酸化膜（絶縁層）１３が露出した時点であってもよい。
【０１５２】
このマスク１００の開口部から埋め込み酸化膜１３が露出した時点すなわちトレンチ１４の底面が埋め込み酸化膜に達した時点の判断は、第２のシリコン層（半導体層）１２の厚さと、トレンチ形成工程におけるマスク１００の開口部でのエッチングレートから計算した時間に基づいて行うことができる。
【０１５３】
また、マスク１００の開口部から埋め込み酸化膜１３が露出した時点の判断は、トレンチ形成工程において発光スペクトル分析を行いながら、この発光スペクトルにおける特定ピークの強度変化もしくは全発光強度変化に基づいて行うようにしてもよい。
【０１５４】
このことは、たとえば、真空チャンバー２００に窓を設け、この窓に真空チャンバー２００内の光を検出可能な検出器を設けることで行うことができる。
【０１５５】
真空チャンバー２００内では、反応性ガスのプラズマが発光しており、埋め込み酸化膜１３が露出すると、トレンチエッチングが進行しているときと比べて、特定ピークの強度、あるいは全発光の強度が変化する。そして、この強度変化を、上記窓から上記検出器によって検出すれば、埋め込み酸化膜１３の露出時点の判断を行うことができる。
【０１５６】
また、マスク１００の開口部から埋め込み酸化膜１３が露出した時点の判断は、トレンチ形成工程においてエッチングによって形成されていくトレンチ１４をモニター画面で観察しながら、トレンチ１４の底面の干渉縞が消滅したことを確認することにより行ってもよい。
【０１５７】
たとえば、真空チャンバー２００に設けられた窓を通して、トレンチエッチング時における半導体ウェハの表面をモニターできるようにしたうえで、そのモニター画面を通してトレンチ１４の底面を観察することで行うことができる。
【０１５８】
このようにしたとき、トレンチ１４の底面が埋め込み酸化膜１３の表面に近づいた時には、トレンチ１４の底面の半導体層１２が薄くなるため干渉縞が発生し、トレンチ１４の底面が埋め込み酸化膜１３に到達したときには、干渉縞が消滅する。この様子を検出すれば、埋め込み酸化膜１３の露出時点の判断を行うことができる。
【０１５９】
このようにして、トレンチ形成工程が終了した時点よりも後で、エッチング条件を切り替えてリリース工程を行う。
【０１６０】
このリリース工程では、図４（ｅ）に示されるように、トレンチ１４の底部において当該底部の横方向に位置する第２のシリコン層（半導体層）１２をエッチングする。それにより、第２のシリコン層１２が埋め込み酸化膜（絶縁層）１３からリリースされた部分としての可動構造体２０を形成する。
【０１６１】
このエッチング条件の切り替えは、スイッチ２０３ａをオフ、スイッチ２０４ａをオンとすることにより、第１のバイアス印加用ＲＦ電源２０３から、周波数：１３．５６ＭＨｚ、連続発振の第２のバイアス印加用ＲＦ電源２０４へ切り替える。
【０１６２】
なお、リリース工程においても、上記トレンチ形成工程と同様に、プラズマ生成用ＲＦ電源２０２においては、周波数：１３．５６ＭＨｚ、連続発振を行う。
【０１６３】
このように、第２のバイアス印加用ＲＦ電源２０４への切り替えや、その他のエッチング条件も最適化したうえで、リリース工程におけるエッチングを再スタートさせる。
【０１６４】
このときは、ノッチ現象が発生するため、可動構造体となるべき第２のシリコン層（半導体層）１２の下部、埋め込み酸化膜（絶縁層）１３の近傍がエッチングされてノッチ１１０が生じる。
【０１６５】
そして、このノッチ１１０が徐々に大きくなっていくことで隣同士のトレンチ１４がつながり、可動構造体２０となるべき部分の第２のシリコン層１２が埋め込み酸化膜１３から切り離される。すなわち、可動構造体２０のリリースが行われる。
【０１６６】
さらに、エッチングを続けると可動構造体２０の底部と埋め込み酸化膜１３との間のギャップは徐々に広がりつづけ、所望のギャップ（たとえば、数μｍ）が得られた時点でエッチングを終了させる。
【０１６７】
こうして、リリース工程が終了し、それによって、可動構造体２０の底部と埋め込み酸化膜（絶縁層）１３との間のギャップが所望の値にて均一化する。さらに、ワイヤボンディング工程等を経ることで、本実施形態の半導体装置すなわち半導体加速度センサＳ１ができあがる。
【０１６８】
［特徴点等］
ところで、本実施形態によれば、内部に絶縁層１３を有し、絶縁層１３よりも表層側に半導体層１２を有する半導体基板１０を用意し、半導体層１２の表面側に所定パターンのマスク１００を形成するマスク形成工程と、続いて、半導体層１２の表面側から半導体層１２をエッチングすることにより、半導体層１２の表面から絶縁層１３に到達するトレンチ１４を形成するトレンチ形成工程と、トレンチ１４の底部において当該底部の横方向に位置する半導体層１２をエッチングすることにより、半導体層１２が絶縁層１３からリリースされた部分としての可動構造体２０を形成するリリース工程と、を備える半導体装置の製造方法において、次のような特徴を有する製造方法が提供される。
【０１６９】
（１）トレンチ形成工程とリリース工程とでは、エッチング条件を切り替えて行うこと。
【０１７０】
（２）トレンチ形成工程では、トレンチ１４の底面が絶縁層１３に到達した後にエッチングを続行した場合であっても、トレンチ１４の底部近傍に位置するトレンチ１４の側壁面がエッチングされないエッチング条件にてエッチングを行うようにすること。
【０１７１】
（３）リリース工程では、トレンチ１４の底部近傍に位置するトレンチ１４の側壁がエッチングされていくエッチング条件にてエッチングを行うようにしたこと。
【０１７２】
これら（１）〜（３）のような特徴を有する本実施形態の製造方法によれば、トレンチ形成工程では、たとえば幅広のトレンチ１４と幅の狭いトレンチ１４とで、幅広のものの底面が先に絶縁層１３に到達した後に、幅の狭いトレンチ１４の底面を絶縁層１３に到達させるためにトレンチエッチングを続行しても、当該幅広のトレンチ１４においてその底部近傍に位置する側壁面がエッチングされない。
【０１７３】
そのため、本実施形態のトレンチ形成工程において、すべてのトレンチ１４の底面を絶縁層１３まで到達するようにエッチングした際には、トレンチ幅の相違やエッチングレートの相違に関係なく、すべてのトレンチ１４が、ノッチ現象を起こすことなく適切な形状のものとして形成される。
【０１７４】
その後、リリース工程では、トレンチ１４の底部近傍に位置するトレンチ１４の側壁がエッチングされていくエッチング条件、すなわちノッチ現象を発生させるエッチング条件にてエッチングを行い、半導体層１２が絶縁層１３からリリースされた部分としての可動構造体２０を形成する。
【０１７５】
このリリース工程の開始は、トレンチ１４の幅の相違やトレンチエッチングのエッチングレートの相違によらず、ほぼすべてのトレンチ１４が絶縁層１３まで到達した時点の後で、行われる。そのため、ほぼすべてのトレンチ１４において、続いてノッチ現象を発生させるためのエッチングを開始するタイミングが揃うことになる。
【０１７６】
そのため、本実施形態では、リリース工程が終了した時点では、可動構造体２０全体にわたって半導体層１２の底部と絶縁層１３との間のギャップを、ほぼ均一なものにすることができる。
【０１７７】
このように、本実施形態の製造方法によれば、可動構造体２０を区画するトレンチ１４の幅が相違していても、可動構造体２０の底部と絶縁層１３との間のギャップを、可動構造体２０全体にわたって均一化することができる。
【０１７８】
また、本実施形態では、半導体ウェハにおいてすべてのマスク１００の開口部から絶縁層１３が露出した時点よりも後で、トレンチ形成工程からリリース工程へのエッチング条件の切り替えを行うようにしている。そのため、ノッチ現象を発生させるためのエッチング（つまり、リリース工程）を開始するタイミングを、半導体ウェハ面内全体でも揃わせることができる。
【０１７９】
それによって、半導体ウェハ面内にて、トレンチエッチングにおけるエッチングレートがばらついていても、すべてのトレンチ１４を絶縁層１３まで到達させることができ、かつ、すべてのトレンチ１４を適切な形状に形成することができる。
【０１８０】
また、ノッチ現象を発生させるためのエッチングを開始するタイミングが、半導体ウェハ面内全体で揃うため、半導体ウェハ面内における、可動構造体２０の底部と絶縁層１３との間のギャップのばらつきも抑制することができる。
【０１８１】
また、本実施形態では、上述したように、すべてのマスク１００の開口部ではなく、可動構造体２０を規定する部分のマスク１００の開口部から絶縁層１３が露出した時点よりも後で、トレンチ形成工程からリリース工程へのエッチング条件の切り替えを行うようにしてもよい。
【０１８２】
このことは、言い換えるならば、すべてのトレンチ１４ではなく、可動構造体２０を規定する部分のトレンチ１４において、底部が絶縁層１３に到達した時点よりも後で、トレンチ形成工程からリリース工程へのエッチング条件の切り替えを行うようにしてもよい。この場合にも、当該エッチング条件の切替のタイミングを適切なものにすることができる。
【０１８３】
また、本実施形態では、トレンチ形成工程およびリリース工程を反応性イオンエッチングを用いて適切に実現することができている。
【０１８４】
そして、反応性イオンエッチングによってトレンチ形成工程を行うにあたって、トレンチ１４の底面に位置する絶縁層１３の帯電が抑制される条件でエッチングを行うようにしているので、トレンチ形成工程において、トレンチ１４の底面近傍に位置するトレンチ１４の側壁面がエッチングされない。
【０１８５】
また、反応性イオンエッチングによってリリース工程を行うにあたって、トレンチ１４の底面に位置する絶縁層１３が帯電する条件でエッチングを行うようにしているので、リリース工程において、トレンチ１４の底面近傍に位置するトレンチ１４の側壁面が適切にエッチングされていく。
【０１８６】
そして、本実施形態では、このような絶縁層１３の帯電の抑制および帯電の実現を、上述したような第１のバイアス印加用ＲＦ電源２０３と第２のバイアス印加用ＲＦ電源２０４との切り替えによって適切に実現している。
【０１８７】
つまり、本実施形態では、トレンチ形成工程では、第１のバイアス印加用ＲＦ電源２０３において、プラズマ中の正イオンが電界の変化に追従できる範囲の周波数を選択し、かつパルス状に発振させることによって実現されるエッチング条件にて、エッチングを実行している。それにより、トレンチ形成工程では、上記した絶縁層１３の帯電を抑制する条件が適切に設定される。
【０１８８】
一方、リリース工程では、第２のバイアス印加用ＲＦ電源２０４において、プラズマ中の正イオンが電界の変化に追従できない範囲の周波数を選択し、かつ連続発振させることによって実現されるエッチング条件にて、エッチングを実行している。それにより、リリース工程では、上記した絶縁層１３を帯電させる条件が適切に設定される。
【０１８９】
なお、上記例では、プラズマ中の正イオンが電界の変化に追従できる範囲の周波数を、３８０ｋＨｚ、プラズマ中の正イオンが電界の変化に追従できない範囲の周波数を１３．５６ＭＨｚとしているが、それぞれの周波数は、もちろん、これに限定されるものではない。
【０１９０】
プラズマ中の正イオンが電界の変化に追従できる範囲の周波数としては、おおよそ６００ｋＨｚ以下であり、プラズマ中の正イオンが電界の変化に追従できない範囲の周波数としては、おおよそ６００ｋＨｚ以上とすることができる。
【０１９１】
また、上記例では、図３に示されるような反応性イオンエッチング装置を用いた。この装置では、バイアス印加用ＲＦ電源２０３、２０４が１つの真空チャンバー２００に対して２系統設けられており、スイッチ２０３ａ、２０４ａの切り替えによってバイアス印加用ＲＦ電源の切り替えを行っていた。
【０１９２】
そのため、真空チャンバー２００から半導体基板１０すなわち半導体ウェハを取り出さずに、トレンチ形成工程とリリース工程とを連続して実行することができている。
【０１９３】
これに対して、図示しないが、第１の真空チャンバーにプラズマ生成用ＲＦ電源とトレンチ形成工程用のバイアス印加用ＲＦ電源、第２の真空チャンバーにプラズマ生成用ＲＦ電源とリリース工程用のバイアス印加用ＲＦ電源をそれぞれ設けた装置としてもよい。
【０１９４】
このような別々の真空チャンバーを有する装置構成とした場合には、トレンチ形成工程の終了後、半導体ウェハを第１の真空チャンバーから第２の真空チャンバーへ移し替えた後、リリース工程を行うようにすればよい。
【０１９５】
また、本実施形態の製造方法においては、トレンチ形成工程とリリース工程において、プラズマ生成ＲＦパワー、バイアス印加ＲＦパワー、ガス流量、エッチングステップと保護膜堆積ステップの時間比等を、両工程において最適となるように別個に設定しても良い。それによれば、次のようなメリットもある。
【０１９６】
本実施形態の製造方法では、トレンチ形成工程とリリース工程とで、エッチング条件を変更して別個に実施するため、それぞれの工程に最適なエッチング条件を選択することができる。
【０１９７】
たとえば、トレンチ形成工程においてトレンチ１４の側壁が垂直に形成されるエッチング条件と、リリース工程においてリリースが完了した時点で可動構造体２０と絶縁層１３との間のギャップが最適になるエッチング条件とは必ずしも一致しない。
【０１９８】
つまり、上記した従来の製造方法のように、単一条件でオーバーエッチングすることによってトレンチ形成工程およびリリース工程を一括して処理した場合、トレンチ１４が垂直に形成される条件では、所望する可動構造体２０と絶縁層１３との間のギャップが得られない。また、反対に当該ギャップを最適化する条件では、トレンチ１４の断面形状がテーパー形状化したりする。
【０１９９】
それに対し、本実施形態では、両工程においてノッチ現象を発生させる、させないという点でエッチング条件を変更することに加え、トレンチ１４の垂直度や上記ギャップの量に関係する入射エッチングイオンの加速電圧、１サイクルあたりの保護膜堆積量とエッチング量のバランスなどの観点からもエッチング条件を最適化することができる。そのため、トレンチ垂直化や上記ギャップについての最適化を両立できる。
【０２００】
（第２実施形態）
本発明の第２実施形態は、ノッチ現象の発生しないエッチング条件でトレンチ形成工程を実施し、いったんエッチングを終了した後、再度ノッチ現象の発生するエッチング条件でリリース工程を実施するという点では、基本的に上記第１実施形態の製造方法と同様である。
【０２０１】
上記第１実施形態との相違点は、トレンチ形成工程での反応性イオンエッチングにおいて、ノッチ現象を発生させないように埋め込み酸化膜（絶縁層）１３の帯電を抑制する方法にある。本実施形態では、この相違点について、主として述べることとする。
【０２０２】
上記第１実施形態では、バイアス印加用ＲＦ電源２０３、２０４の周波数および発振状態の切り替えにより、埋め込み酸化膜１３の帯電の抑制および帯電の実現を行うようにした。
【０２０３】
それに対して、本実施形態では、プラズマ生成用ＲＦ電源とバイアス印加用ＲＦ電源との組合せにおいて、周波数や発振状態の切り替えにより、埋め込み酸化膜１３の帯電の抑制および帯電の実現を行うものである。
【０２０４】
その方法として、本実施形態では、特開平８−１８１１２５号公報に記載されている方法を採用している。
【０２０５】
同公報に記載されている方法とは、次のようなものである。真空チャンバー内に導入されたマイクロ波によって反応性ガスのプラズマが生成されるとともに、真空チャンバー周囲に配置されたコイルによる磁場によって安定的に真空チャンバー内にプラズマが閉じ込められる。
【０２０６】
このとき、マイクロ波をパルス状に変調して導入すると、エッチング性ガスの正イオン、負イオンから構成されるプラズマが生成される。
【０２０７】
そして、バイアス印加用ＲＦ電源によって、このプラズマに対し、電界の変化に当該正、負イオンが追従できる程度の周波数（例えば６００ｋＨｚ以下）の電界を基板バイアスとして印加すると、埋め込み酸化膜の帯電が抑制される。以上が上記公報に記載されている方法である。
【０２０８】
［反応性イオンエッチング装置］
図５は、このような方法を実現するための本実施形態の反応性イオンエッチング装置の概略構成を示す図である。
【０２０９】
図５に示される反応性イオンエッチング装置では、上記図３に示される装置と比べて次のような点が変更されている。まず、真空チャンバー２００の周囲には、この真空チャンバー２００内にプラズマを閉じこめるための磁場を発生するコイル２０５が設けられている。
【０２１０】
また、プラズマ生成用ＲＦ電源２０６は、ここではマイクロ波電源であり、さらにパルス回路２０７が付属して設けられたものとしている。また、プラズマ生成用ＲＦ電源２０６から真空チャンバー２００内にマイクロ波を導入するための導波管２０８が設けられている。
【０２１１】
このようなプラズマ生成用ＲＦ電源２０６は、真空チャンバー２００内へ、ギガヘルツ（ＧＨｚ）オーダーの周波数のＲＦ電力を連続発振したり、あるいは、パルス回路２０７によってパルス状に発振するものである。ここでは、トレンチ形成工程でパルス発振、リリース工程で連続発振させるというように、発振状態を切り替えることが可能になっている。
【０２１２】
また、この図５に示される反応性イオンエッチング装置においても、バイアス印加用ＲＦ電源２１０、２１１は２系統用意されている。
【０２１３】
ここでは、第１のバイアス印加用ＲＦ電源２１０は、周波数：４００ｋＨｚ、連続発振のＲＦ電源であり、この第１のバイアス印加用ＲＦ電源２１０は、トレンチ形成工程で用いられる。第２のバイアス印加用ＲＦ電源２１１は、周波数：１３．５６ＭＨｚ、連続発振のＲＦ電源であり、この第２のバイアス印加用ＲＦ電源２１１は、リリース工程で用いられる。
【０２１４】
そして、これら２つのバイアス印加用ＲＦ電源２１０、２１１は、スイッチ２１０ａ、２１１ａをオンオフさせることによって切り替え可能となっている。
【０２１５】
［本実施形態の製造方法］
本実施形態の製造方法も、上記図４に示した工程図を用いて説明することができる。
【０２１６】
上記実施形態と同様に、用意された半導体基板１０にマスク１００を形成した後、図５に示される反応性イオンエッチング装置に半導体基板１０（半導体ウェハ）を設置し、トレンチ形成工程、リリース工程を行う。
【０２１７】
ここで、本実施形態のトレンチ形成工程では、埋め込み酸化膜（絶縁層）１３の帯電が抑制される条件として、プラズマ生成用ＲＦ電源２０６をパルス状に発振をさせるとともに、第１のバイアス印加用ＲＦ電源２１０において、プラズマ中の正イオンが電界の変化に追従できる範囲の周波数を選択することで実現されるエッチング条件とする。
【０２１８】
具体的には、プラズマ生成用ＲＦ電源２０６からは、パルス回路２０７によってギガヘルツオーダーの周波数でパルス発振を行う。一方、スイッチ２１０ａをオン、スイッチ２１１ａをオフとすることにより第１のバイアス印加用ＲＦ電源２１０において、周波数４００ｋＨｚ、連続発振を行う。
【０２１９】
このエッチング条件とすることにより、上記した絶縁層１３の帯電の抑制がなされる。そして、トレンチ形成工程では、トレンチ１４の底面が絶縁層１３に到達した後にエッチングを続行した場合であっても、トレンチ１４の底部近傍に位置するトレンチ１４の側壁面がエッチングされないエッチング条件にてエッチングを行うことができる。
【０２２０】
このトレンチ形成工程の終了後は、エッチング条件を切り替えてリリース工程を行う。リリース工程では、埋め込み酸化膜（絶縁層）１３が帯電する条件として、プラズマ生成用ＲＦ電源２０６を連続発振させるとともに、第２のバイアス印加用ＲＦ電源２１１において、プラズマ中の正イオンが電界の変化に追従できない範囲の周波数を選択することで実現される条件とする。
【０２２１】
具体的には、プラズマ生成用ＲＦ電源２０６のマイクロ波を変調せずに連続発振させ、一方、スイッチ２１０ａをオフ、スイッチ２１１ａをオンとすることにより第２のバイアス印加用ＲＦ電源２１１において、周波数１３．５６ＭＨｚ、連続発振を行う。
【０２２２】
このエッチング条件とすることにより、上記した絶縁層１３の帯電が実現される。そして、リリース工程では、トレンチ１４の底部近傍に位置するトレンチ１４の側壁がエッチングされていくエッチング条件にてエッチングを行うことができる。
【０２２３】
この埋め込み酸化膜（絶縁層）１３上の帯電により、リリース工程においてノッチ現象が発生し、エッチング時間とともにノッチ１１０が次第に大きくなり、ついには可動構造体２０が絶縁層１３から切り離される。
【０２２４】
こうして、リリース工程が終了し、それによって、本実施形態においても、可動構造体２０の底部と埋め込み酸化膜（絶縁層）１３との間のギャップが所望の値にて均一化された半導体装置すなわち上記実施形態に示した半導体加速度センサができあがる。
【０２２５】
以上のように、本実施形態では、反応性イオンエッチングによってトレンチ形成工程を行うにあたって、プラズマ生成用ＲＦ電源２０６をパルス状に発振をさせるとともに、第１のバイアス印加用ＲＦ電源２１０において、プラズマ中の正イオンが電界の変化に追従できる範囲の周波数を選択することによって、絶縁層１３の帯電を適切に抑制することができる。
【０２２６】
また、本実施形態では、反応性イオンエッチングによってリリース工程を行うにあたって、プラズマ生成用ＲＦ電源２０６を連続発振させるとともに、第２のバイアス印加用ＲＦ電源２１１において、プラズマ中の正イオンが電界の変化に追従できない範囲の周波数を選択することによって、絶縁層１３の帯電を適切に実現することができる。
【０２２７】
なお、本実施形態においても、上記実施形態と同様に、プラズマ中の正イオンが電界の変化に追従できる範囲の周波数としては、おおよそ６００ｋＨｚ以下であり、プラズマ中の正イオンが電界の変化に追従できない範囲の周波数としては、おおよそ６００ｋＨｚ以上とすることができる。
【０２２８】
（第３実施形態）
本発明の第３実施形態は、ノッチ現象の発生しないエッチング条件でトレンチ形成工程を実施し、いったんエッチングを終了した後、再度ノッチ現象の発生するエッチング条件でリリース工程を実施するという点では、基本的に上記各実施形態の製造方法と同様である。
【０２２９】
上記実施形態との相違点は、トレンチ形成工程での反応性イオンエッチングにおいて、ノッチ現象を発生させないエッチング条件を、ＲＦ電源の切り替えではなく、エッチングステップ／保護膜堆積ステップの１サイクルにおける、エッチング量と保護膜の堆積量のバランスを切り替えることで実現する点にある。本実施形態では、この相違点について、主として述べることとする。
【０２３０】
［本実施形態の製造方法］
本実施形態の製造方法も、大略は、上記図４に示した工程図を用いて説明することができる。
【０２３１】
本実施形態では、反応性イオンエッチング装置としては、上記図３に示した反応性イオンエッチング装置において、バイアス印加用ＲＦ電源を、周波数：１３．５６ＭＨｚ、連続発振のＲＦ電源である第２のバイアス印加用ＲＦ電源２０４の１系統にしたものを用いることができる。
【０２３２】
本実施形態では、上記実施形態と同様に、用意された半導体基板１０にマスク１００を形成した後、反応性イオンエッチング装置に半導体基板１０（半導体ウェハ）を設置し、トレンチ形成工程、リリース工程を行う。
【０２３３】
ここで、図６はトレンチ形成工程を説明するための断面図であり、（ａ）は、従来から行われている通常のトレンチ形成工程、（ｂ）は、本実施形態のトレンチ形成工程を示す。
【０２３４】
上述したように、トレンチ形成工程およびリリース工程においては、たとえばＳＦ６等のエッチング性ガスのプラズマにより第２のシリコン層（半導体層）１２をエッチングするエッチングステップと、たとえばＣ４Ｆ８等の堆積性ガスのプラズマによりトレンチ１４の内壁面に耐エッチング性を有する保護膜５０（図６参照）を堆積して形成する保護膜堆積ステップとを、切り替えながら交互に繰り返すことで反応性イオンエッチングが行われる。
【０２３５】
ここにおいて、従来のトレンチ形成工程では、図６（ａ）に示されるように、ノッチ現象が発生しており、半導体基板１０上でトレンチ１４の底面が絶縁層１３に到達したあともエッチングを続行した場合に、トレンチ１４の底部近傍に位置するトレンチ１４の側壁面が局所的に横方向にエッチングされてしまう。つまり、オーバーエッチングが生じてしまう。
【０２３６】
このようなトレンチ形成工程におけるオーバーエッチングを防止するために、本実施形態では、トレンチ形成工程とリリース工程とでは、前者の方が後者よりも、エッチングステップ／保護膜堆積ステップの１サイクルあたりの保護膜５０の堆積量をエッチング量に対して相対的に多くなるように設定する。なお、保護膜５０はたとえばフッ化物ポリマー等からなるものである。
【０２３７】
具体的には、次のようにする。エッチングステップにおける半導体層１２のエッチング量をｗ１とし、保護膜堆積ステップにおける保護膜５０の堆積量をｗ２とし、エッチング量ｗ１に対する堆積量ｗ２の割合を比率ｗ２／ｗ１として表す。
【０２３８】
このとき、トレンチ形成工程とリリース工程とでは、リリース工程の方が比率ｗ２／ｗ１が小さくなるようにエッチング条件を切り替える。
【０２３９】
より具体的には、たとえば、上記１サイクルあたりのエッチング量ｗ１は両工程において、約０．２μｍ／サイクルと同一に設定しつつ、上記１サイクルあたりの堆積量ｗ２は、リリース工程では、１０ｎｍ／サイクルと設定して比率ｗ２／ｗ１を０．０５程度とするのに対し、トレンチ形成工程では、２０ｎｍ／サイクルと設定して比率ｗ２／ｗ１を０．１程度とすることができる。
【０２４０】
ここで、エッチング量ｗ１と堆積量ｗ２のバランスは、たとえばエッチングステップを行う時間と保護膜堆積ステップを行う時間との比率で制御することができる。その他、各ステップ時のプラズマ生成用ＲＦパワー、バイアス用ＲＦパワー、導入ガスの流量、チャンバー圧力等の設定によっても規定することができる。
【０２４１】
これにより、本実施形態のトレンチ形成工程では、図６（ｂ）に示されるように、トレンチ１４の側壁面には、比較的厚い保護膜５０が形成されるため、この面に入射するエッチングイオンをより強くブロックしてノッチ現象すなわちオーバーエッチングの発生を抑えることができる。
【０２４２】
一方、リリース工程では、保護膜堆積ステップで形成される保護膜５０は、エッチングステップにおけるエッチング量に比べて比較的薄いものとなるので、エッチングされやすくなり、ノッチ現象が発生する。その結果、可動構造体２０のリリースが適切になされる。
【０２４３】
このように、本実施形態によれば、トレンチ形成工程とリリース工程とでは、リリース工程の方が比率ｗ２／ｗ１が小さくなるようにエッチング条件を切り替えることにより、トレンチ形成工程では、保護膜５０が比較的エッチングされにくく、それに対して、リリース工程では、保護膜５０が比較的エッチングされやすいものになる。
【０２４４】
そのため、本実施形態によれば、トレンチ形成工程において、トレンチ１４の底部近傍に位置するトレンチ１４の側壁面がエッチングされないエッチング条件にてエッチングを行うことが適切に実現され、リリース工程において、トレンチ１４の底部近傍に位置するトレンチ１４の側壁がエッチングされていくエッチング条件にてエッチングを行うことが適切に実現される。
【０２４５】
ここで、トレンチ形成工程よりもリリース工程の方が比率ｗ２／ｗ１が小さくなるようにエッチング条件を切り替えることで、リリース工程の方が保護膜５０が比較的エッチングされやすくなるが、このようなエッチング条件の切り替え方法について、もう少し具体的に述べておく。
【０２４６】
１つ目は、トレンチ形成工程におけるエッチングステップの実行時間をｔａ１、保護膜堆積ステップの実行時間をｔａ２、これらｔａ１とｔａ２との時間比をｔａ１／ｔａ２とし、リリース工程におけるエッチングステップの実行時間をｔｂ１、保護膜堆積ステップの実行時間をｔｂ２、これらｔｂ１とｔｂ２との時間比をｔｂ１／ｔｂ２としたとき、時間比ｔａ１／ｔａ２が時間比ｔｂ１／ｔｂ２よりも小さい関係となるように、トレンチ形成工程とリリース工程とでエッチング条件を切り替えて行う方法である。
【０２４７】
それによれば、トレンチ形成工程とリリース工程とでは、リリース工程の方が保護膜堆積ステップの実行時間が短い、すなわち、保護膜５０を形成する形成時間が短いものになる。
【０２４８】
このことから、リリース工程にて形成される保護膜５０の方が、トレンチ形成工程にて形成される保護膜５０よりも薄いものにでき、上記したトレンチ形成工程よりもリリース工程の方が比率ｗ２／ｗ１が小さくなる関係を、適切に実現することができる。
【０２４９】
また、バイアス印加用ＲＦ電源について、トレンチ形成工程のエッチングステップにおけるバイアスＲＦパワーに対し、リリース工程のエッチングステップにおけるバイアスＲＦパワーの方が大きくなるように、トレンチ形成工程とリリース工程とでエッチング条件を切り替えて行う方法でもよい。
【０２５０】
また、トレンチ形成工程のエッチングステップにおけるエッチング性ガス流量に対し、リリース工程のエッチングステップにおけるエッチング性ガス流量の方が多くなるように、トレンチ形成工程とリリース工程とでエッチング条件を切り替えて行う方法でもよい。
【０２５１】
また、トレンチ形成工程の保護膜堆積ステップにおける堆積性ガス流量に対し、リリース工程の保護膜堆積ステップにおける堆積性ガス流量の方が少なくなるように、トレンチ形成工程とリリース工程とでエッチング条件を切り替えて行うよう方法でもよい。
【０２５２】
これらの方法によれば、上記したトレンチ形成工程よりもリリース工程の方が比率ｗ２／ｗ１が小さくなる関係を、適切に実現することができ、トレンチ形成工程では保護膜５０が比較的エッチングされにくく、リリース工程では保護膜５０が比較的エッチングされやすいものになる。
【０２５３】
（他の実施形態）
なお、本発明は、上記した半導体加速度センサに限定されるものではなく、内部に絶縁層を有する半導体基板の表層側の半導体層に、厚さ方向にエッチングを行ってトレンチを形成するとともに、半導体層の底部を絶縁層から離間させるようにエッチングすることによって可動構造体を形成するようにした半導体装置であれば、適用できるものである。
【図面の簡単な説明】
【０２５４】
【図１】本発明の第１実施形態に係る半導体装置としての半導体加速度センサの全体平面構成図である。
【図２】図１中の半導体加速度センサの模式的な部分断面構造を示す図である。
【図３】上記第１実施形態に係る半導体装置の製造方法を行うための反応性イオンエッチング装置の概略構成を示す図である。
【図４】上記第１実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す工程図である。
【図５】本発明の第２実施形態に係る半導体装置の製造方法を行うための反応性イオンエッチング装置の概略構成を示す図である。
【図６】本発明の第３実施形態に係る半導体装置の製造方法におけるトレンチ形成工程を示す図である。
【図７】従来の半導体装置の製造方法を示す工程図である。
【符号の説明】
【０２５５】
１０…半導体基板、１２…半導体層としての第２のシリコン層、
１３…絶縁層としての埋め込み酸化膜、１４…トレンチ、
２０…可動構造体としての可動部、５０…保護膜、１００…マスク、
２００…真空チャンバー、２０２、２０６…プラズマ生成用ＲＦ電源、
２０３、２０４、２１０、２１１…バイアス印加用ＲＦ電源、
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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